[发明专利]一种垂直腔面发射激光器及其制造方法

说明书

本发明提出一种垂直腔面发射激光器，包括，外延结构，包括第一反射层，有源层及第二反射层；至少一个第一沟槽，形成在所述外延结构上，并且贯穿所述外延结构；多个第二沟槽，形成在所述多个第一沟槽之间，贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；至少两个绝缘层，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述至少两个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；第一电极，形成在所述第一反射层的背面上；至少两个第二电极，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接。本发明提出的垂直腔面发射激光器应用频率快。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制造方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种垂直表面出光的新型激光器，与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90％；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在晶圆上片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出，并且因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用；最吸引人的是它的制造工艺与发光二极管(LED)兼容，大规模制造的成本很低。

传统VCSEL采用的是共阴极方式，导致驱动系统无法选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，这些因素都严重制约了器件的高频高速使用。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用，以降低发光单元的面积，同时可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，提高器件的应用频率。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种垂直腔面发射激光器，包括，

外延结构，包括第一反射层，有源层及第二反射层；

至少一个第一沟槽，形成在所述外延结构上，并且贯穿所述外延结构；

多个第二沟槽，形成在所述多个第一沟槽之间，贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；

至少两个绝缘层，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述至少两个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；

第一电极，形成在所述第一反射层的背面上；

至少两个第二电极，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接；

其中，每一所述发光子单元包括一发光孔，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周。

进一步地，部分所述绝缘层位于所述第一反射层的背面上，部分所述绝缘层位于所述第二反射层上，部分所述绝缘层位于所述第一反射层的正面上。

进一步地，部分所述第二电极在所述第一沟槽内从所述第一反射层延伸至所述第二反射层，且覆盖所述第二反射层上的绝缘层与所属第二反射层连接。